WO2010079604A1

WO2010079604A1 - 四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置

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Publication number: WO2010079604A1
Application number: PCT/JP2009/050159
Authority: WO
Inventors: 中尾　道彰
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2010-07-15
Also published as: US20110276241A1; CN102271947B; CN102271947A; DE112009004352T5; JPWO2010079604A1; JP5310746B2

Abstract

　四輪駆動車両用動力伝達装置において、駆動力配分の自由度をさらに高め、好適な駆動力配分を得ることができる四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置を提供する。　駆動力配分変更手段６４は、第２の駆動力源１３から出力される駆動力およびクラッチ装置４１の係合容量（トルク容量）を変化させることにより、前輪用出力軸１４および後輪用出力軸１６の駆動力配分を変更するため、クラッチ装置４１を半係合（スリップ係合）させることで、第２の駆動源１３からの駆動力Ｔ2の一部を前輪用出力軸１４に伝達することができ、また、第２の駆動源１３から出力される駆動力Ｔ2を変化させることで、前輪１８および後輪２０への駆動力配分の自由度を高めることができる。

Description

四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置

　本発明は、四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置に係り、特に、駆動力配分の自由度を向上する技術に関するものである。

　第１の駆動力源と、入力回転要素と一対の出力回転要素とを有し、その入力回転要素に入力されたその第１の駆動力源の出力をその一対の出力回転要素に分配して車両の前輪および後輪へ出力する中央差動機構と、その一対の出力回転要素の一方と前記前輪および後輪の一方との間の動力伝達経路に設けられた第２の駆動力源とを、備え、前記第１の駆動力源と前記第２の駆動力源との間に前記中央差動機構が配列されている四輪駆動車両用動力伝達装置が知られている。例えば特許文献１のハイブリッド車の駆動装置がその一例である。特許文献１においては、車両の前後方向において第１の駆動力源と第２の駆動力源との間に中央差動機構（動力分割機構）を配置させることで、車両の前後方向の長さを短縮する技術が開示されている。

特開２００４－１１４９４４号公報

　ところで、上記のように構成される四輪駆動車両用動力伝達装置においては、第２の駆動力源の駆動力は、一対の出力回転要素の一方にのみ出力される一方、他方の出力回転要素には出力されないため、駆動力配分の自由度が低くなる問題があった。したがって、走行状態に応じた好適な駆動力配分が得られず、十分な走行性を得られない問題があった。

　本発明の目的とするところは、四輪駆動車両用動力伝達装置において、駆動力配分の自由度をさらに高め、好適な駆動力配分を得ることができる四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置を提供することにある。

　上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、第１の駆動力源と、入力回転要素と一対の出力回転要素とを有し、その入力回転要素に入力されたその第１の駆動力源の出力をその一対の出力回転要素に分配して車両の前輪および後輪へ出力する中央差動機構と、その一対の出力回転要素の一方と前記前輪および後輪の一方との間の動力伝達経路に設けられた第２の駆動力源とを、備え、前記第１の駆動力源と前記第２の駆動力源との間に前記中央差動機構が配列されている四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置であって、前記一対の出力回転要素の間に設けられた係合装置と、前記第２の駆動力源から出力される駆動力および前記係合装置の係合容量を変化させることにより、前記一対の出力回転要素の駆動力配分を変更する駆動力配分変更手段を備えることを特徴とする。

　また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１の四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置において、前記駆動力配分変更手段は、さらに第１の駆動力源から出力される駆動力を変化させることにより、前記一対の出力回転要素の駆動力配分を変更することを特徴とする。

　また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２の四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置において、前記第１の駆動力源は、エンジンと、差動用電動機と、そのエンジンの出力をその差動用電動機および前記入力回転要素へ分配する差動歯車装置とを有し、その差動用電動機の運転状態が制御されることによりそのエンジンとその入力回転要素との変速比を連続的に変化させる電気式無段変速機として機能することを特徴とする。

　また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１つの四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置において、前記第２の駆動力源は電動機であることを特徴とする。

　請求項１にかかる発明の四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置によれば、駆動力配分変更手段は、前記第２の駆動力源から出力される駆動力および前記係合装置の係合容量を変化させることにより、前記一対の出力回転要素の駆動力配分を変更するため、前記係合装置を半係合（スリップ係合）させることで、前記第２の駆動源からの駆動力の一部を一対の出力回転要素の他方に伝達することができる。また、前記係合装置の係合容量だけでなく、第２の駆動源から出力される駆動力を変化させることで、前記前輪および後輪への駆動力配分の自由度を高めることができる。

　また、請求項２にかかる発明の四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記駆動力配分変更手段は、さらに第１の駆動力源から出力される駆動力を変化させることにより、前記一対の出力回転要素の駆動力配分を変更するため、前記前輪および後輪への駆動力配分の自由度をさらに高めることができる。

　また、請求項３にかかる発明の四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記第１の駆動力源は、エンジンと、差動用電動機と、そのエンジンの出力をその差動用電動機および前記入力回転要素へ分配する差動歯車装置とを有し、その差動用電動機の運転状態が制御されることによりそのエンジンとその入力回転要素との変速比を連続的に変化させる電気式無段変速機として機能するため、前記入力回転要素へ出力される駆動力を無段階的に変更することができる。

　また、請求項４にかかる発明の四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記第２の駆動力源は電動機であるため、第２の駆動力源の駆動力を無段階的に変更することができる。

　上記態様において、駆動力配分は、予め走行状態に応じて設定されている前輪駆動力配分比または後輪駆動力配分比に基づいて設定される。このようにすれば、前輪駆動力配分比または後輪駆動力配分比に基づいて、係合装置の係合容量、第１の駆動力源の駆動力、第２の駆動力源の駆動力が制御されることで、車両の駆動力配分が好適に実施される。

本実施例の四輪駆動車両用動力伝達装置の概要を示す図である。図１の動力伝達装置の一部すなわち第１の駆動力源、中央差動機構、後輪用出力軸、前輪用出力軸、第２の駆動力源、自動変速機等を含む部分を示す骨子図である。図１の四輪駆動車両用動力伝達装置に設けられた電子制御装置の入出力信号を説明する図である。動力伝達装置の制御装置としても機能する電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。第１の駆動源および第２の駆動源全体のトルク伝達関係を示すパワーフロー図である。第１の駆動力源およびクラッチ装置のトルク伝達関係を示すパワーフロー図である。第２の駆動源およびクラッチ装置のトルク伝達関係を示すパワーフロー図である。電子制御装置の制御作動の要部すなわちクラッチ装置によって伝達される伝達トルクを算出するフローチャートである。

符号の説明

　１０：四輪駆動車両用動力伝達装置
　１２：第１の駆動力源
　１３：第２の駆動力源
　１４：前輪用出力軸（一対の出力軸）
　１６：後輪用出力軸（一対の出力軸）
　１８：前輪
　２０：後輪
　２２：中央差動機構
　４１：クラッチ装置（係合装置）
　４２：エンジン
　４４：差動歯車装置
　４６：伝達部材（入力回転要素）
　６４：駆動力配分変更手段
　ＭＧ１：第１電動機（差動用電動機）
　ＭＧ２：第２電動機（電動機）

　以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

　図１は、本実施例の四輪駆動車両用動力伝達装置（以下、動力伝達装置と記載する）１０を示す図である。図１において、動力伝達装置１０は、車両の主動力源としての第１の駆動力源１２と、その第１の駆動力源１２に動力伝達可能に連結されて、第１の駆動力源１２の出力を前輪用出力軸１４および後輪用出力軸１６に分配して前輪１８および後輪２０に出力する中央差動機構２２と、上記後輪用出力軸１６と後輪２０との間の動力伝達経路に連結された第２の駆動力源１３とを有している。また、前輪用出力軸１４と後輪用出力軸１６との間には、本発明の係合装置に相当するクラッチ装置４１が設けられている。なお、上記前輪用出力軸１４は、本発明における一対の出力回転要素の一方に相当するものであり、上記後輪用出力軸１６は、本発明における一対の出力回転要素の他方に相当するものである。

　前輪用出力軸１４に伝達された駆動力（トルク）は、相互にチェーン２６が巻き掛けられた動力伝達歯車対２８、前輪用推進軸（プロペラシャフト）３０、前輪用差動歯車装置３２、および左右一対の前輪用駆動軸３４をそれぞれ介して左右一対の前輪１８にそれぞれ伝達されるようになっている。また、上記後輪用出力軸１６に伝達された駆動力（トルク）は、後輪用推進軸（プロペラシャフト）３６、後輪用差動歯車装置３８、および左右一対の後輪用駆動軸４０をそれぞれ介して左右一対の後輪２０にそれぞれ伝達されるようになっている。なお、後輪用出力軸１６には、第１の駆動力源１２および第２の駆動力源１３から駆動力が伝達される。

　前記第１の駆動源１２は、エンジン４２、エンジン４２の回転変動を抑制するダンパ装置４７、第１電動機ＭＧ１（差動用電動機）、およびエンジン４２の出力を第１電動機ＭＧ１および中央差動機構２２（後述のキャリヤＣＡ２）へ分配する差動歯車装置４４を有して構成されている。また、前記第２の駆動源１３は、第２電動機ＭＧ２（電動機）、第２電動機ＭＧ２の回転速度を変速させる自動変速機２４を有して構成されいる。

　図２は、図１の動力伝達装置１０の一部すなわち第１の駆動力源１２、中央差動機構２２、後輪用出力軸１４、前輪用出力軸１６、第２電動機ＭＧ２、自動変速機２４等を含む部分を示す骨子図である。図２に示すように、エンジン４２の出力は、ダンパ装置４７を介して差動歯車装置４４に伝達される。そして、エンジン４２から伝達された出力が、差動歯車装置４４を介して、第１電動機ＭＧ１および中央差動機構２２に分配される。

　前記差動歯車装置４４は、シングルピニオン型の遊星歯車装置によって構成され、遊星歯車装置のサンギヤＳ１が第１電動機ＭＧ１に連結され、キャリヤＣＡ１がダンパ装置４７を介してエンジン４２の出力軸に連結され、リングギヤＲ１が本発明の入力回転要素として機能する伝達部材４６を介して中央差動機構２２（キャリヤＣＡ２）に動力伝達可能に連結されている。

　上記エンジン４２は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成されている。このエンジン４２は、例えばマイクロコンピュータを主体として構成された後述する図４に示す電子制御装置５４によってスロットル開度或いは吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の運転状態が電気的に制御されるように構成されている。電子制御装置５４には、例えば、図示しないアクセル開度センサ、スロットル開度センサ、車速センサ、第１電動機回転速度センサ、および第２電動機回転速度センサ等からの検出信号が供給されるようになっている。

　前記第１電動機ＭＧ１および前記第２電動機ＭＧ２は、駆動トルクを発生させる電動機としての機能と発電機としての機能とが選択的に得られるように構成されたモータージェネレータである。これら第１電動機ＭＧ１および前記第２電動機ＭＧ２は、図４に示すようにインバータ４８を介してバッテリーやコンデンサ等の蓄電装置５２に電気的に接続されている。そして、図４に示す電子制御装置５４によってインバータ４８が制御されることにより、第１電動機ＭＧ１および前記第２電動機ＭＧ２の駆動トルク或いは回生制動トルクがそれぞれ調整されるようになっている。

　このように構成されることにより、第１の駆動源１２は、第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御されることによりエンジン４２と伝達部材４６との速度比を連続的に変化させる電気式無段変速機として機能する。具体的には、例えば、エンジン４２の回転速度が一定であるときに第１電動機ＭＧ１の回転速度を大小に変化させることにより、伝達部材４６の回転速度が連続的に（無段階に）変化するようになっている。また、例えば、伝達部材４６の回転速度が一定であるときに第１電動機ＭＧ１の回転速度を大小に変化させることにより、エンジン４２の回転速度が連続的に（無段階に）変化するようになっている。

　前記中央差動機構２２は、シングルピニオン型の遊星歯車装置から構成され、中央差動機構２２のサンギヤＳ２が後輪用出力軸１６に連結され、キャリヤＣＡ２が伝達部材４６を介して差動歯車装置４４のリングギヤＲ１に連結され、リングギヤＲ２が前輪用出力軸１４に連結されている。この中央差動機構２２は、キャリヤＣＡ２に入力された第１の駆動源１２の出力をリングギヤＲ２（前輪用出力軸１４）およびサンギヤＳ２（後輪用出力軸１６）に分配して前輪１４および後輪１６に出力するものである。また、前輪用出力軸１４と後輪用出力軸１６との間には、クラッチ装置４１が配設されており、半係合（スリップ係合）または係合されることで互い出力軸の動力伝達を可能としている。

　本実施例では、中央差動機構２２、前輪用出力軸１４、後輪用出力軸１６、チェーン２６、および動力伝達歯車対２８を含んでトランスファ（動力分配装置）が構成されている。このトランスファには、さらに、前輪用出力軸１４と後輪用出力軸１６との間の動力伝達を可能とするクラッチ装置４１も含んでいる。このクラッチ装置４１は、例えば、摩擦によって制動トルクを生じる所謂摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型の油圧式摩擦係合装置や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本又は２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介挿されている両側の部材すなわち前輪用出力軸１４および後輪用出力軸１６を選択的に連結するものである。このクラッチ装置４１は、図４に示す電子制御装置５４によって油圧制御回路５９の作動状態が切り換えられることによりクラッチ装置４１の油圧アクチュエータに供給される作動油の油圧（係合圧）が調整され、その作動油の油圧に応じてトルク容量（係合容量）が連続的に変化するように構成されている。中央差動機構２２は、クラッチ装置４１が完全係合状態とされることにより非差動状態とされ前輪１８および後輪２０への駆動力が均等に配分される。また、クラッチ装置４１が半係合状態（スリップ係合状態）とされることによりその係合力に応じて後輪用出力軸１６から前輪用出力軸１４へ伝達されるトルク（伝達トルク）が変化するようになっている。

　第２の駆動源１３は、第２電動機ＭＧ２と自動変速機２４とを含んで構成されている。前記自動変速機２４は、一組のラビニヨ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、ブレーキＢ１を介して非回転部材であるハウジング６０に選択的に連結されるサンギヤＳ３と、第２電動機ＭＧ２に連結されたサンギヤＳ４と、サンギヤＳ３に噛み合う複数のショートピニオンギヤＰ３とそれら複数のショートピニオンギヤＰ３およびサンギヤＳ３にそれぞれ噛み合う複数のロングピニオンギヤＰ４を自転可能且つ後輪用出力軸１６まわりの公転可能に支持するとともに、後輪用出力軸１６に連結されたキャリヤＣＡ３と、複数のロングピニオンギヤＰ４に噛み合うとともにブレーキＢ２を介してハウジング６０に選択的に連結されるリングギヤＲ３とを備えて構成されている。上記サンギヤＳ３およびリングギヤＲ３は、各ショートピニオンギヤＰ３およびロングピニオンギヤＰ４と共にダブルピニオン型の遊星歯車装置に相当する機構を構成し、また、サンギヤＳ４およびリングギヤＲ３は、ロングピニオンギヤＰ４と共にシングルピニオン型の遊星歯車装置に相当する機構を構成している。

　上記ブレーキＢ１、Ｂ２は、前記クラッチ装置４１と同様に、摩擦力によって制動力を生じる所謂摩擦係合装置であって、好適には互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型の油圧式摩擦係合装置や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本又は２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介挿されている両側の部材を選択的に連結するものである。これらブレーキＢ１、Ｂ２は、図４に示す電子制御装置５４によって油圧制御回路５９の作動状態が切り換えられることにより前記各油圧アクチュエータに供給される作動油の油圧（係合圧）がそれぞれ調整され、それら油圧に応じてトルク容量（係合力）がそれぞれ連続的に変化するように構成されている。

　このように構成された自動変速機２４では、サンギヤＳ４が入力要素として機能するとともにキャリヤＣＡ３が出力要素として機能し、ブレーキＢ１が係合させられると「１」より大きい変速比の高速段Ｈが達成される。また、ブレーキＢ１に替えてブレーキＢ２が係合させられるとその高速段Ｈの変速比より大きい変速比の低速段Ｌが達成される。また、ブレーキＢ１およびＢ２が共に解放させられると自動変速機２４の動力伝達経路を遮断する中立状態が達成される。このように、自動変速機２４は、油圧式摩擦係合装置の係合と解放とにより変速段が切り換えられる有段式の変速機構である。

　自動変速機２４の変速すなわち上記高速段Ｈおよび低速段Ｌの切り換えは、車速や要求駆動力関連値（目標駆動力関連値）等の走行状態に基づいて実行される。具体的には、例えば、図４に示す電子制御装置５４によって、車両の走行状態と変速段との関係として予め実験的に求められて記憶されたマップ（変速線図）から、各種センサで検出された走行状態に基づいて切り換えるべき変速段が算出される。そして、その算出された変速段を達成するためにブレーキＢ１およびＢ２に供給される作動油の油圧を制御する図４に示す油圧制御回路５９に指令が出力される。電子制御装置５４には、前述のセンサの他、ブレーキＢ１およびＢ２に供給される作動油の温度を検出するための油温センサ、ブレーキＢ１、Ｂ２、およびクラッチ装置４１の油圧を検出するための油圧スイッチ等からも検出信号が供給されるようになっている。なお、上記要求駆動力関連値には、例えばアクセル開度（或いはスロットル弁開度、吸入空気量、空燃比、燃料噴射量）に基づいて決定される駆動力関連値の要求値（目標値）であるが、アクセル開度等がそのまま用いられても良い。

　図３は、本実施例の動力伝達装置１０を制御するための電子制御装置５４に入力される信号及びその電子制御装置５４から出力される信号を例示している。この電子制御装置５４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン４２、第１、第２電動機ＭＧ１、ＭＧ２に関するハイブリッド駆動制御、自動変速部２４の変速制御等の駆動制御を実行するものである。

　電子制御装置５４には、図３に示すような各センサやスイッチなどから、エンジン水温ＴＥＭＰ_Ｗを表す信号、シフトレバーのシフトポジションＰ_ＳＨや「Ｍ」ポジションにおける操作回数等を表す信号、エンジン４２の回転速度であるエンジン回転速度Ｎ_Ｅを表す信号、ギヤ比列設定値を表す信号、Ｍモード（手動変速走行モード）を指令する信号、エアコンの作動を表す信号、出力軸の回転速度（以下、出力軸回転速度）Ｎ_ＯＵＴに対応する車速Ｖを表す信号、自動変速部２４の作動油温Ｔ_ＯＩＬを表す信号、サイドブレーキ操作を表す信号、フットブレーキ操作を表す信号、触媒温度を表す信号、運転者の出力要求量に対応するアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａccを表す信号、カム角を表す信号、スノーモード設定を表す信号、車両の前後加速度Ｇを表す信号、オートクルーズ走行を表す信号、車両の重量（車重）を表す信号、各車輪の車輪速を表す信号、第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_Ｍ１を表す信号、第２電動機ＭＧ２の回転速度Ｎ_Ｍ２を表す信号、蓄電装置５２（図４参照）の充電容量（充電状態）ＳＯＣおよび温度Ｔ_ＢＡＴを表す信号などが、それぞれ供給される。

　また、上記電子制御装置５４からは、エンジン出力を制御するエンジン出力制御装置への制御信号例えばエンジン４２の吸気管に備えられた電子スロットル弁のスロットル弁開度θ_ＴＨを操作するスロットルアクチュエータへの駆動信号や燃料噴射装置による吸気管或いはエンジン４２の筒内への燃料供給量を制御する燃料供給量信号や点火装置によるエンジン４２の点火時期を指令する点火信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、電動機ＭＧ１およびＭＧ２の作動を指令する指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション（操作位置）表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するＡＢＳアクチュエータを作動させるためのＡＢＳ作動信号、Ｍモードが選択されていることを表示させるＭモード表示信号、クラッチ装置４１や自動変速部２４の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路５９（図４参照）に含まれる電磁弁（リニアソレノイドバルブ）を作動させるバルブ指令信号、この油圧制御回路５９に設けられたレギュレータバルブ（調圧弁）によりライン油圧Ｐ_Ｌを調圧するための信号、そのライン油圧Ｐ_Ｌが調圧されるための元圧の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。

　図４は、動力伝達装置１０の制御装置としても機能する電子制御装置５４（一点鎖線が電子制御装置５４に相当する）に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。ハイブリッド制御手段６２は、エンジン４２を効率のよい作動域で作動させる一方で、第１電動機ＭＧ１の発電による反力を最適になるように変化させて差動歯車装置４４の電気的な無段変速機としての変速比を制御する。例えば、そのときの走行車速Ｖにおいて、運転者の出力要求量としてのアクセル開度Ａccや車速Ｖから車両の目標（要求）出力を算出し、その車両の目標出力と充電要求値から必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第２電動機ＭＧ２の駆動力を考慮して目標エンジン出力（要求エンジン出力）Ｐ_ＥＲを算出し、その目標エンジン出力Ｐ_ＥＲが得られるエンジン回転速度Ｎ_ＥとエンジントルクＴ_Ｅとなるようにエンジン８を制御するとともに第１電動機ＭＧ１の発電量を制御する。

　ハイブリッド制御手段６２は、第１電動機ＭＧ１により発電された電気エネルギをインバータ４８を通して蓄電装置５２や第２電動機ＭＧ２へ供給するので、エンジン４２の動力の主要部は機械的に中央差動機構２２へ伝達されるが、エンジン４２の動力の一部は第１電動機ＭＧ１の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ４８を通してその電気エネルギが第２電動機ＭＧ２へ供給され、その第２電動機ＭＧ２が駆動されて第２電動機ＭＧ２から自動変速機２４を介して後輪用出力軸１６へ伝達される。この電気エネルギの発生から第２電動機ＭＧ２で消費されるまでに関連する機器により、エンジン４２の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。このとき、ハイブリッド制御手段６２は、予め設定されている変速線図に基づいて、自動変速機２４を切り換えるべき変速段に適宜切り換える指令を油圧制御回路５９へ出力する。

　また、ハイブリッド制御手段６２は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータにより電子スロットル弁を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置る点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせて出力して、必要なエンジン出力を発生するようにエンジン４２の出力制御を実行するエンジン出力制御手段を機能的に備えている。

　また、ハイブリッド制御手段６２は、エンジン４２を停止させた状態での第２電動機ＭＧ２によるモータ走行を実施することもできる。通常、モータ走行時においては、エンジン４２が停止されることから、第１の駆動力源１２からの駆動力が零となる。そこで、ハイブリッド制御手段６２は、自動変速機２４を例えば低速段Ｌに切り換えた状態で、第２電動機ＭＧ２を駆動させることにより車両を走行させる。

　また、ハイブリッド制御手段６２は、アクセルオフの惰性走行時（コースト走行時）やフットブレーキによる制動時などには、燃費を向上させるために車両の運動エネルギすなわち後輪２０からエンジン４２側へ伝達される逆駆動力により第２電動機ＭＧ２を回転駆動させて発電機として作動させ、その電気エネルギすなわち第２電動機発電電流をインバータ４８を介して蓄電装置５２へ充電する回生制御手段としての機能を有する。この回生制御は、蓄電装置５２の充電残量ＳＯＣやブレーキペダル操作量に応じた制動力を得るための油圧ブレーキによる制動力の制動力配分等に基づいて決定された回生量となるように制御される。

　また、ハイブリッド制御手段６２は、前輪１８および後輪２０の駆動力配分が最適となるように変更する命令を駆動力配分変更手段６４に出力する。駆動力配分変更手段６４は、クラッチトルク制御手段６６、第１駆動源制御手段６８、および第２駆動源制御手段７０を有しており、動力伝達装置１０の前輪１８および後輪２０の駆動力配分を車両の走行状態に応じて適宜変更する。

　クラッチトルク制御手段６６は、クラッチ装置４１の係合容量を駆動力配分変更手段６４による指令値に基づいて変更する。具体的には、クラッチ装置４１の油圧アクチュエータの係合油圧を変更することによって、クラッチ装置４１の係合容量を変更する。第１駆動源制御手段６８は、エンジン４２の出力および第１電動機ＭＧ１の反力トルクを制御することによって、中央差動機構２２へ出力される駆動力を変更する。第２駆動源制御手段７０は、第２電動機ＭＧ２の出力を制御することで、後輪用出力軸１６へ出力される駆動力を変更する。

　駆動力配分変更手段６４は、上記クラッチトルク制御手段６６、第１駆動力源制御手段６８、および第２駆動力源制御手段７０によって第１の駆動力源１２から出力される駆動力、第２の駆動力源１３から出力される駆動力、およびクラッチ装置４１の係合容量を制御することで走行中の駆動力配分を走行状態に応じて適宜変更する。

　ここで、車両の走行状態に応じた前輪１８および後輪２０の最適な駆動力配分比は、車輪速度、車速Ｖ、舵角（操舵角）、総駆動力、路面勾配や路面摩擦係数等に基づく好適な値が実験的または解析的に予め設定されており、マップ化されるなどして最適配分比設定手段７２に記憶されている。そして、最適配分比設定手段７２は、車両の走行状態に基づいて最適な配分比を逐次決定する。

　トルク容量算出手段７４は、最適配分比設定手段７２によって設定される駆動力配分比に基づいて、クラッチ装置４１の目標制御量となる伝達トルクＴc（係合容量）を算出する。以下、前後駆動力配分比に基づく伝達トルクＴcの算出方法について説明する。

　図５は、第１の駆動源１２および第２の駆動源１３全体のトルク伝達関係を示すパワーフロー図である。図５において、第１の駆動力源１２からは第１駆動力源トルクＴ1が出力され、第２の駆動力源１３からは第２駆動力源トルクＴ2が出力されるものとする。そして、中央差動機構２２によって第１駆動力源トルクＴ1が前輪用出力軸１４および後輪用出力軸１６に機械的に分配される。また、クラッチ装置４１が半係合されると、クラッチ装置４１のトルク容量（係合容量）に応じて後輪用出力軸１６に伝達される駆動力の一部が前輪用出力軸１４に伝達される。

　図６は、第１の駆動力源１２およびクラッチ装置４１のトルク伝達関係を示すパワーフロー図である。図６において、第１の駆動力源１２から出力される第１駆動力源トルクをＴ1とし、中央差動機構２２による前輪１４側への駆動力配分比をａ、クラッチ装置４１のスリップ係合によって後輪用出力軸１６から前輪用出力軸１４へ伝達される伝達トルクをＴc1とすると、第１の駆動力源１２による前輪１８へ出力される前輪トルクＴf1および後輪２０へ出力される後輪トルクＴr1は、下式（１）および（２）でそれぞれ示される。なお、上記配分比ａは、中央差動装置２２のギヤ比に基づいて機械的に決定されるものである。

　Ｔf1＝ａＴ1＋Ｔc1・・・・・・・式（１）
　Ｔr1＝（１－ａ）Ｔ1－Ｔc1・・・式（２）

　式（１）より、前輪１８には、中央差動機構２２によって分配される第１駆動力源トルクＴ1の駆動力（＝ａＴ1）およびクラッチ装置４１によって後輪用出力軸１６から伝達される伝達トルク（＝Ｔc1）が伝達される。また、式（２）より、後輪２０には、中央差動機構２２によって分配された第１駆動力源トルクＴ1の駆動力（＝（１－ａ）Ｔ1）と、クラッチ装置４１によって前輪１８側に伝達される伝達トルク（＝Ｔc1）との差分が伝達される。

　図７は、第２の駆動源１３およびクラッチ装置４１のトルク伝達関係を示すパワーフロー図である。図７において、第２の駆動力源１３から出力される第２駆動力源トルクをＴ2とし、クラッチ装置４１のスリップ係合による後輪用出力軸１６から前輪用出力軸１４への伝達トルクをＴc2とすると、第２の駆動力源１３による前輪１８へ出力される前輪トルクＴf2および後輪２０へ出力される後輪トルクＴr2は、下式（３）および（４）でそれぞれ示される。

　Ｔf2＝Ｔc2・・・・・・式（３）
　Ｔr2＝Ｔ2－Ｔc2・・・式（４）

　式（３）より、前輪１８には、クラッチ４１によって後輪用出力軸１６から伝達される第２駆動力源トルクＴ2の一部である伝達トルクＴc2が伝達される。また、式（４）より、後輪２０には、第２の駆動力源１３から出力される第２駆動力源トルクＴ2と伝達トルクＴc2との差分が伝達される。

　上記より、前輪１８のトータル駆動力、および後輪２０のトータル駆動力は、式（５）および（６）でそれぞれ示される。

　Ｔf＝Ｔf1＋Ｔf2＝ａＴ1+(Ｔc1＋Ｔc2)・・・・・式（５）
　Ｔr＝Ｔr1＋Ｔr2＝（１－ａ）Ｔ1＋Ｔ2－（Ｔc1＋Ｔc2）・・・式（６）

　そして、前輪１８を基準とする前輪駆動力配分比ｔfr（＝Ｔf／Ｔt）、および後輪２０を基準とする後輪駆動力配分比ｔrr（＝Ｔr／Ｔt）は、式（７）および（８）で示される。なお、Ｔtは、第１の駆動力源１２および第２の駆動力源１３から出力される駆動力の総和であるトータル駆動力Ｔt（＝Ｔ1＋Ｔ2）を示しており、前輪駆動力配分比ｔfrおよび後輪駆動力配分比ｔrrは、第１の駆動力源１２および第２の駆動力源１３から出力される駆動力の総和であるトータル駆動力Ｔtに対する前輪トータル駆動力および後輪トータルの駆動力比を表している。

　Ｔf／Ｔt＝（ａＴ1＋（Ｔc1＋Ｔc2））／（Ｔ1＋Ｔ2）・・・式（７）
　Ｔr／Ｔt＝（１－ａ）Ｔ1＋Ｔ2－（Ｔc1＋Ｔc2）／（Ｔ1＋Ｔ2）・・式（８）

　ここで、Ｔc＝Ｔc1＋Ｔc2、ｔfr＝Ｔf／Ｔt、ｔrr＝Ｔr／Ｔtとして、式（７）および式（８）に代入すると、式（９）および式（１０）に変形される。

　ｔfr＝（ａＴ1＋Ｔc）／（Ｔ1＋Ｔ2）・・・・・式（９）
　ｔrr＝（（１－ａ）Ｔ1＋Ｔ2－Ｔc）／（Ｔ1＋Ｔ2）・・・式（１０）

　したがって、式（９）および式（１０）より、クラッチ装置４１による伝達トルクＴc（＝Ｔc1＋Ｔc2）は、式（１１）および式（１２）でそれぞれ算出される。

　Ｔc＝ｔfr（Ｔ1＋Ｔ2）－ａＴ1・・・・・式（１１）
　Ｔc＝（１－ａ）Ｔ1＋Ｔ2－ｔrr（Ｔ1＋Ｔ2）・・・式（１２）

　上記より、目標とする前輪駆動力配分比ｔfrが設定されると、式（１１）に基づいて、クラッチ装置４１の目標となる伝達トルクＴcが算出される。また、後輪駆動力配分ｔrrが設定される場合、式（１２）に基づいて伝達トルクＴcを算出することができる。上記いずれの式であっても伝達トルクＴcを算出することができる。

　そして、駆動力配分変更手段６４（クラッチトルク制御手段６６）は、算出された伝達トルクＴcが伝達されるように、クラッチ装置４１の係合容量（トルク容量）を制御する。すなわち、クラッチ装置４１の係合容量（トルク容量）が、算出された伝達トルクＴcとなるように、クラッチ装置４１の油圧アクチュエータの係合油圧が制御される。

　上記トルク配分算出手段７２は、エンジン４２を停止させて第２の駆動力源１３のみによって走行を実施するモータ走行時においても適用することができる。エンジン４２が停止された状態では、第１の駆動力源１２からの出力は零となるので、第１駆動力源トルクＴ1（Ｔ1＝０）は零となる。したがって、このような場合に前輪１８への駆動力配分を制御する場合も、式（１１）によって伝達トルクＴcを算出することができる。

　また、回生走行時においては、第２の駆動力源１３の出力は負（Ｔ2＜０）となり、後輪２０から逆駆動力が第２の駆動力源１３へ入力されることとなる。このような場合も同様に、式（１１）または式（１２）によって、伝達トルクＴcを算出することができる。

　また、式（９）および式（１０）で示されるように、前輪駆動力配分比ｔfrおよび後輪駆動力配分比ｔrrは、第１駆動力源トルクＴ1、第２駆動力源トルクＴ2、および伝達トルクＴcをパラメータとして記述される。したがって、上記第１駆動力源トルクＴ1、第２駆動力源トルクＴ2、および伝達トルクＴcを適宜変更することで、前輪駆動力配分比ｔfrおよび後輪駆動力配分比ｔrrの変化幅が大きくなる、すなわち駆動力配分の自由度が高くなる。例えば、クラッチ装置４１が解放された状態では、伝達トルクＴcが零となることから、第１駆動力源トルクＴ1および第２駆動力源トルクＴ2に基づいて、前輪駆動力配分比ｔfrおよび後輪駆動力配分比ｔrrが決定される。ここで、さらにクラッチ装置４１が半係合（スリップ係合）されると、クラッチ装置４１による伝達トルクＴcに応じて前輪駆動力配分比ｔfrおよび後輪駆動力配分比ｔrrが変化して自由度が高くなる。上記より、駆動力配分変更手段６４は、クラッチトルク制御手段６６、第１駆動力源制御手段６８、および第２駆動力源制御手段７０によってクラッチ装置４１の係合容量（トルク容量）、第１の駆動力源１２の駆動力、および第２の駆動力源１３の駆動力を制御することで、前輪駆動力配分比ｔfrおよび後輪駆動力配分比ｔrrを、走行状態に応じて予め設定されている値に制御することができ、駆動力配分の自由度が高くなる。

　図８は、電子制御装置５４の制御作動の要部すなわちクラッチ装置４１によって伝達される伝達トルクＴcを算出するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。

　先ず、最適配分比設定手段７２に対応するステップＳＡ１（以下、ステップを省略）において、車両の車速Ｖ、車輪速度、舵角（操舵角）、路面勾配等に基づいて、最適な前輪駆動力配分比ｔfrまたは後輪駆動力配分比ｔrrが設定される。次いで、ハイブリッド制御手段６２に対応するＳＡ２において、第１の駆動力源１２から出力される第１駆動力源トルクＴ1および第２の駆動力源１３から出力される第２駆動力源トルクＴ2が検出される。次いで、トルク配分算出手段７４に対応するＳＡ３において、ＳＡ１で設定された前輪駆動力配分比ｔfrまたは後輪駆動力配分比ｔrrとＳＡ２で検出された第１駆動力源トルクＴ1および第２駆動力源Ｔ2とに、基づいて、伝達トルクＴcが算出される。そして、駆動力配分変更手段（クラッチトルク制御手段６６）に対応するＳＡ４において、ＳＡ３で算出された伝達トルクＴcに基づいて、クラッチ装置４１の油圧アクチュエータの係合油圧が設定される。ここで、例えば前輪駆動力配分比ｔfrまたは後輪駆動力配分比ｔrrに基づいて算出される伝達トルクＴcが制御困難な値となる場合、第１駆動源トルクＴ1および第２駆動源トルクＴ2を変更することで、伝達トルクＴcを制御可能な値に変更することができる。なお、このときにトータル駆動力Ｔt（＝Ｔ1＋Ｔ2）が変化しないように変更することで、駆動力変化を抑制することが望ましい。

　上述のように、本実施例によれば、駆動力配分変更手段６４は、第２の駆動力源１３から出力される駆動力およびクラッチ装置４１の係合容量（トルク容量）を変化させることにより、前輪用出力軸１４および後輪用出力軸１６の駆動力配分を変更するため、クラッチ装置４１を半係合（スリップ係合）させることで、第２の駆動源１３からの駆動力Ｔ2の一部を前輪用出力軸１４に伝達することができる。また、クラッチ装置４１の係合容量だけでなく、第２の駆動源１３から出力される駆動力Ｔ2を変化させることで、前輪１８および後輪２０への駆動力配分の自由度を高めることができる。

　また、本実施例によれば、駆動力配分変更手段６４は、さらに第１の駆動力源１２から出力される駆動力Ｔ1を変化させることにより、前輪用出力軸１４および後輪用出力軸１６の駆動力配分を変更するため、前輪１８および後輪２０への駆動力配分の自由度をさらに高めることができる。

　また、本実施例によれば、第１の駆動力源１２は、エンジン４２と、第１電動機ＭＧ１と、そのエンジン４２の出力をその第１電動機ＭＧ１および伝達部材４６（中央差動機構２２）へ分配する差動歯車装置４４とを有し、その第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御されることによりそのエンジン４２とその伝達部材４６との変速比を連続的に変化させる電気式無段変速機として機能するため、前記伝達部材４６（中央差動機構２２）へ出力される駆動力を無段階的に変更することができる。

　また、本実施例によれば、第２の駆動力源１３は第２電動機ＭＧ２であるため、第２の駆動力源１３の駆動力を無段階的に変更することできる。

　以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明はその他の態様においても適用される。

　たとえば、前述の実施例において、クラッチ装置４１は、油圧アクチュエータの油圧を制御することにより、伝達トルクＴcを変更するものであったが、上記油圧制御に限定されず、例えば電磁クラッチなど他の態様で伝達トルクＴcを変更するものであっても構わない。

　また、前述の実施例において、自動変速機２４は高速段Ｈおよび低速段Ｌの２速の切換が可能な変速機であったが、必ずしも２速に限定されず、３速以上の変速段を有する自動変速機であっても構わない。また、有段式の変速機に限定されず無段式の変速機であっても構わない。さらに、自動変速機２４は必ずしも必要ではなく、省略しても構わない。

　また、前述の実施例において、中央差動機構２２は、遊星歯車装置で構成されているが、例えばバベルギヤ式等の他の構成からなるものであっても構わない。

　また、前述の実施例において、第１の駆動力源１２はエンジン４２、第１電動機ＭＧ１、および差動歯車装置４４から構成されているが、第１の駆動力源１２は、たとえばエンジン４２単体で駆動力を出力するものであっても構わない。要するに、第１の駆動力源１２から駆動力が出力される構成であれば、その構成は特に限定されない。従って、第１の駆動力源１２においても電動機によって駆動力が出力される構成であっても構わない。

　また、前述の実施例において、伝達トルクＴcを算出し、クラッチ装置４１がその伝達トルクＴcを伝達可能となるようにクラッチ装置４１の油圧アクチュエータの油圧を制御するとしたが、算出された伝達トルクＴcが制御可能な係合容量を外れる場合には、第１の駆動力源１２の駆動力および第２の駆動力源１３の駆動力を変更することで、伝達トルクＴcを制御可能な値に変更する制御を付け加えることが望ましい。

　なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施形態であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

Claims

　第１の駆動力源と、入力回転要素と一対の出力回転要素とを有し、該入力回転要素に入力された該第１の駆動力源の出力を該一対の出力回転要素に分配して車両の前輪および後輪へ出力する中央差動機構と、該一対の出力回転要素の一方と前記前輪および後輪の一方との間の動力伝達経路に設けられた第２の駆動力源とを、備え、前記第１の駆動力源と前記第２の駆動力源との間に前記中央差動機構が配列されている四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置であって、
　前記一対の出力回転要素の間に設けられた係合装置と、
　前記第２の駆動力源から出力される駆動力および前記係合装置の係合容量を変化させることにより、前記一対の出力回転要素の駆動力配分を変更する駆動力配分変更手段を備えることを特徴とする四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置。
　前記駆動力配分変更手段は、さらに第１の駆動力源から出力される駆動力を変化させることにより、前記一対の出力回転要素の駆動力配分を変更することを特徴とする請求項１の四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置。
　前記第１の駆動力源は、
　エンジンと、差動用電動機と、該エンジンの出力を該差動用電動機および前記入力回転要素へ分配する差動歯車装置とを有し、該差動用電動機の運転状態が制御されることにより該エンジンと該入力回転要素との変速比を連続的に変化させる電気式無段変速機として機能することを特徴とする請求項１または２の四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置。
　前記第２の駆動力源は電動機であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの四輪駆動車両用動力伝達装置の制御装置。